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Wenn Sie frustriert sind, wenn die Eichhörnchen Ihre Pflanzen ausgraben, sollten Sie sie etwas durchhängen. Forscher enthüllen, wie diese lästigen, aber liebenswerten Nagetiere den Schlüssel zur Behandlung von Schlaganfällen halten könnten.


Ein zellulärer Prozess in den Gehirnen von überwinternden Erdhörnchen kann zu einer neuen Behandlung des ischämischen Schlaganfalls führen.

Kürzlich im FASEB Journal veröffentlicht, beschreibt die Studie einen zellulären Prozess in den Gehirnen von Erdhörnchen, der es ihren Gehirnzellen ermöglicht, eine Reduktion des Blutflusses während des Winterschlafs zu überleben.

Diese Information veranlasste die Forscher, eine Verbindung zu entdecken, die diesen Prozess beim Menschen auslösen könnte, und uns damit einem neuen Medikament für den ischämischen Schlaganfall näher bringt - die häufigste Form der Erkrankung.

Schlaganfall ist eine der größten gesundheitlichen Belastungen Amerikas. Jedes Jahr haben rund 795.000 Menschen in den USA einen Schlaganfall. Etwa 87 Prozent dieser Schlaganfälle sind ischämisch.

Ein ischämischer Schlaganfall tritt auf, wenn der Fluss von sauerstoffreichem Blut zum Gehirn blockiert ist, am häufigsten aufgrund eines Blutgerinnsels. Diese Blockade verhindert, dass die Gehirnzellen den Sauerstoff und Nährstoffe erhalten, die sie benötigen, und sie können dadurch sterben.

Es ist dieser Gehirnzelltod, der zu den Behinderungen führt, die oft bei einem Schlaganfall beobachtet werden, wie zum Beispiel beeinträchtigte Sprache und Lähmung auf einer Seite des Körpers.

Um den durch ischämischen Schlaganfall verursachten Hirnschaden zu begrenzen, muss der Blutfluss schnell zum Gehirn wiederhergestellt werden. Ein Medikament namens Tissue Plasminogen Activator (tPA) ist die First-Line-Behandlung für den ischämischen Schlaganfall, der durch Auflösen von Blutgerinnseln funktioniert.

Dieses Medikament muss jedoch Patienten innerhalb von 3 Stunden nach ihren ersten ischämischen Schlaganfall-Symptomen verabreicht werden, und einige Personen mit anderen Erkrankungen - wie Blutungsstörungen - können möglicherweise nicht für eine tPA-Behandlung in Frage kommen.

Daher besteht ein dringender Bedarf an neuen Therapien, die die Gehirnzellen vor ischämischem Schlaganfall schützen können. Könnten Erdhörnchen dazu beitragen, dieses Ziel zu erreichen?

Eichhörnchen, SUMOylation und Schlaganfall

Ihrem Namen entsprechend, sind Erdhörnchen Nagetiere, die in Höhlen leben, und sie sind in Parks und Gärten überall in den USA weit verbreitet

Während der Wintermonate überwintert die Mehrheit der Erdhörnchen. In einer früheren Studie fand Dr. John Hellenbeck vom Nationalen Institut für neurologische Störungen und Schlaganfälle (NINDS) heraus, dass Bodenhörnchen während des Winterschlafs einen Anstieg der SUMOylierung erfahren.

Durch Experimente an Ratten und Mäusen fanden Dr. Hellenbeck und Kollegen heraus, dass die SUMOylierung hilft, die Gehirnzellenfunktion während der Exposition gegenüber ungünstigen Bedingungen während des Winterschlafs aufrecht zu erhalten, beispielsweise durch eine verminderte Durchblutung.

SUMOylierung ist ein zellulärer Prozess, bei dem ein kleiner Ubiquitin-ähnlicher Modifikator (SUMO) an ein Protein in einer Zelle bindet. Dies verändert die Aktivität des Proteins sowie seine Platzierung in der Zelle.

Die Forscher erklären, dass es Enzyme namens SUMO-spezifische Proteasen (SENPs) gibt, die verhindern, dass SUMO an Proteine ​​bindet, was zu einer Reduktion der SUMOylierung führt.

Für die neue Studie suchten Dr. Hellenbeck und sein Team nach Molekülen, die ein bestimmtes SENP, SENP2, blockieren könnten. Ihre Theorie lautete, dass die Hemmung dieses Enzyms zu einer Erhöhung der SUMOylierung führen könnte, die die Gehirnzellen wie bei den Erdhörnchen vor den Schäden schützen könnte, die durch den verminderten Blutfluss verursacht werden.

"Wenn wir nur den Prozess einschalten könnten, in dem die Winterschlafroboter ihre Gehirne schützen, können wir helfen, das Gehirn während eines Schlaganfalls zu schützen und letztendlich den Menschen zu helfen", sagt der erste Studienautor Joshua Bernstock, Doktorand bei Dr. Hellenbeck Labor bei NINDS.

Verbindung geschützter Gehirnzellen in Mäusen

Für ihre Studie durchsuchten die Forscher mehr als 4.000 Moleküle innerhalb der Sammlung kleiner Moleküle, die vom Nationalen Zentrum für fortschreitende Translationswissenschaften (NCATS) des National Institute of Health (NIH) gehalten werden.

Durch Computermodellierung und zelluläre Experimente identifizierten die Forscher acht Moleküle, die an SENP2 binden und seine Aktivität hemmen konnten.

Bei weiteren Experimenten an Rattenzellen fanden die Forscher heraus, dass zwei dieser Verbindungen - Ebselen und 6-Thioguanin - zu einer Erhöhung der SUMOylierung führten und die Zellen schützen konnten, wenn ihnen Sauerstoff und Glukose entzogen wurde.

In Mausmodellen fand das Team heraus, dass Ebselen zu einem größeren Anstieg der SUMOylierung in den Gehirnen der Nagetiere führte als eine Kontrollinjektion.

Die Forscher stellen fest, dass 6-Thioguanin ein Chemotherapeutikum mit Nebenwirkungen ist, die es für die Behandlung von Schlaganfällen ungeeignet machen, so dass sie das Molekül in Mausmodellen nicht getestet haben.

Dennoch plant das Team, ebselen weiter zu testen, in der Hoffnung, dass es zu einer effektiven Strategie führen könnte, Hirnschäden durch ischämischen Schlaganfall vorzubeugen.

"Seit Jahrzehnten suchen Wissenschaftler erfolglos nach einer effektiven Schlaganfall-Therapie, wenn die in dieser Studie identifizierte Verbindung den Gewebetod erfolgreich reduziert und die Genesung in weiteren Experimenten verbessert, könnte dies zu neuen Ansätzen für die Konservierung von Gehirnzellen nach einer Ischämie führen Schlaganfall."

Francesca Bosetti, Ph.D., Programmdirektorin bei NINDS

Dank dieser niedlichen kleinen Eichhörnchen, die unsere Hinterhöfe bevölkern, können wir einer neuen Behandlung für eine der schwächsten Bedingungen in Amerika einen Schritt näher sein.

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